BR112019011945A2 - cooling system for cooling a combustion engine - Google Patents

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Höglund Henrik
Linderyd Johan
Aspfors Jonas
Kardos Zoltan
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Abstract

a presente invenção diz respeito a um sistema de resfriamento para resfriamento de um motor de combustão (2). o sistema de resfriamento compreende uma linha de entrada do bloco do cilindro (3a) configurada para direcionar refrigerante para o bloco do cilindro (3) do motor de combustão (2) e uma linha de saída do bloco do cilindro (3b) configurada para receber refrigerante do bloco do cilindro (3) e uma linha de entrada do cabeçote do cilindro (4a) configurada para direcionar refrigerante a uma segunda temperatura (t2) para o cabeçote do cilindro (4) do motor de combustão (2) e uma linha de saída do cabeçote do cilindro (4b) configurada para receber refrigerante do cabeçote do cilindro (4). um primeiro dispositivo de válvula (6) e um segundo (12) são configurados para direcionar refrigerante a uma primeira temperatura (t) para o bloco do cilindro (3) e refrigerante a uma segunda temperatura menor (t2) para o cabeçote do cilindro (4).The present invention relates to a cooling system for cooling a combustion engine (2). the cooling system comprises a cylinder block inlet line (3a) configured to direct refrigerant to the combustion engine cylinder block (3) and a cylinder block outlet line (3b) configured to receive cylinder block refrigerant (3) and a cylinder head inlet line (4a) configured to direct refrigerant at a second temperature (t2) to the combustion engine cylinder head (4) and a cylinder head output (4b) configured to receive cylinder head refrigerant (4). a first valve device (6) and a second (12) are configured to direct refrigerant at a first temperature (t) to the cylinder block (3) and refrigerant at a second lower temperature (t2) to the cylinder head ( 4).

Description

“SISTEMA DE RESFRIAMENTO PARA RESFRIAMENTO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO”“COOLING SYSTEM FOR COOLING A COMBUSTION ENGINE”

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO E TÉCNICA ANTERIOR [0001] A presente invenção diz respeito a um sistema de resfriamento para resfriamento de um motor de combustão de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 e um veículo compreendendo um sistema de resfriamento como esse.BACKGROUND OF THE INVENTION AND BACKGROUND TECHNIQUE [0001] The present invention relates to a cooling system for cooling a combustion engine according to the preamble of claim 1 and a vehicle comprising such a cooling system.

[0002] Durante operação normal de um sistema de resfriamento convencional para um motor de combustão, refrigerante a uma temperatura na faixa de 80-90°C é direcionado para todas as partes do motor de combustão. Entretanto, o cabeçote do cilindro em um motor de combustão interna recebe mais energia térmica dos processos de combustão do que o bloco do cilindro. Em condições operacionais nas quais o motor de combustão interna é colocado sob uma carga pesada por um longo período, o cabeçote do cilindro pode atingir uma temperatura muito alta.[0002] During normal operation of a conventional cooling system for a combustion engine, coolant at a temperature in the range of 80-90 ° C is directed to all parts of the combustion engine. However, the cylinder head on an internal combustion engine receives more thermal energy from the combustion processes than the cylinder block. In operating conditions where the internal combustion engine is placed under a heavy load for a long period, the cylinder head can reach a very high temperature.

[0003] Os sistemas de resfriamento podem também ser usados para resfriar outros objetos além do motor de combustão tal como o meio em um condensador de um sistema WHR (Sistema de Recuperação de Calor Residual). A fim de alcançar uma alta eficiência térmica em um sistema WHR, o meio de trabalho no condensador tem que ser resfriado a uma temperatura de condensação o mais baixo possível e substancialmente sem sub-resfriamento. Consequentemente, a fim de atingir uma alta eficiência térmica em um sistema WHR, o meio de trabalho deve ser resfriado por refrigerante a uma temperatura e fluxo específicos. No caso de sistema WHR receber energia térmica dos gases de escape do motor de combustão, o resfriamento exigido do meio de trabalho no condensador pode variar rapidamente. Em tais casos, é difícil prover um resfriamento contínuo do meio de trabalho no condensador que resulte em uma alta eficiência térmica de um sistema WHR.[0003] Cooling systems can also be used to cool objects other than the combustion engine such as the medium in a condenser of a WHR (Residual Heat Recovery System) system. In order to achieve high thermal efficiency in a WHR system, the working medium in the condenser has to be cooled to a condensation temperature as low as possible and substantially without subcooling. Consequently, in order to achieve high thermal efficiency in a WHR system, the working medium must be cooled by refrigerant to a specific temperature and flow. In the event that the WHR system receives thermal energy from the exhaust gases of the combustion engine, the required cooling of the working medium in the condenser can vary rapidly. In such cases, it is difficult to provide continuous cooling of the working medium in the condenser that results in a high thermal efficiency of a WHR system.

[0004] O sistema de resfriamento pode também ser usado para o resfriamento de ar de carga em um refrigerador de ar de carga. Instalações turbo gêmeo podem ser usadas para aumentar a potência de um motor de combustão pelo suprimento de ar de carga de uma alta pressão ao motor de combustão. Em uma instalação turbo gêmea, o ar de carga é comprimido em um primeiro estágio por um compressor de[0004] The cooling system can also be used for cooling charge air in a charge air cooler. Twin turbo installations can be used to increase the power of a combustion engine by supplying high pressure cargo air to the combustion engine. In a twin turbo installation, the charge air is compressed in a first stage by an air compressor.

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2/15 baixa pressão e em um segundo estágio por um compressor de alta pressão. A quantidade de ar de carga que pode ser recebida e comprimida nos compressores depende do volume específico do ar de carga. O ar de carga que deixa o compressor de baixa pressão tem uma pressão aumentada e uma temperatura aumentada. A fim de reduzir o volume específico do ar de carga e aumentar a quantidade de ar de carga que pode ser recebida e comprimida no compressor de alta pressão, o ar de carga pode ser resfriado em um refrigerador de ar de carga arranjado em uma posição entre os compressores. É desejável resfriar o ar de carga a uma temperatura o mais baixo possível em um refrigerador de ar de carga como esse antes de ele entrar no compressor de alta pressão. O ar de carga pode ser resfriado em um refrigerador de ar de carga adicional em uma posição à jusante do compressor de alta pressão, por exemplo, por ar à temperatura ambiente a fim de diminuir o volume específico do ar de carga e aumentar a quantidade de ar de carga que pode ser entregue ao motor de combustão.2/15 low pressure and in a second stage by a high pressure compressor. The amount of charge air that can be received and compressed in the compressors depends on the specific volume of the charge air. The charge air that leaves the low pressure compressor has an increased pressure and an increased temperature. In order to reduce the specific volume of charge air and increase the amount of charge air that can be received and compressed in the high pressure compressor, the charge air can be cooled in a charge air cooler arranged in a position between compressors. It is desirable to cool the charge air to the lowest possible temperature in a charge air cooler like this before it enters the high pressure compressor. The charge air can be cooled in an additional charge air cooler in a position downstream of the high pressure compressor, for example, by air at room temperature in order to decrease the specific volume of the charge air and increase the amount of charge air that can be delivered to the combustion engine.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0005] O propósito da presente invenção é prover um sistema de resfriamento relativamente simples compreendendo um radiador que é capaz de resfriar o bloco do cilindro e o cabeçote do cilindro de motor de combustão com refrigerante a diferentes temperaturas.SUMMARY OF THE INVENTION [0005] The purpose of the present invention is to provide a relatively simple cooling system comprising a radiator that is capable of cooling the cylinder block and the cylinder head of the combustion engine with refrigerant at different temperatures.

[0006] O propósito supramencionado é alcançado pelo sistema de resfriamento de acordo com a reivindicação 1. Durante muitas condições operacionais, o primeiro dispositivo de válvula distribui um fluxo de refrigerante a um radiador e a uma linha de desvio do radiador. Dessa forma, o primeiro dispositivo de válvula possibilita criar dois fluxos de refrigerante a duas diferentes temperaturas. A segunda válvula recebe os fluxos de refrigerante do radiador e do desvio do radiador e distribui-os de uma maneira tal que um fluxo de refrigerante a uma primeira temperatura seja direcionado para o bloco do cilindro e um fluxo de refrigerante a uma segunda temperatura menor seja direcionado para o cabeçote do cilindro. Neste caso, é possível prover um maior resfriamento do cabeçote do cilindro que recebe mais energia térmica dos processos de combustão do que o bloco do cilindro. Além disso, é possível resfriar o cabeçote[0006] The aforementioned purpose is achieved by the cooling system according to claim 1. During many operating conditions, the first valve device distributes a flow of refrigerant to a radiator and a radiator bypass line. In this way, the first valve device makes it possible to create two streams of refrigerant at two different temperatures. The second valve receives the refrigerant flows from the radiator and the radiator bypass and distributes them in such a way that a flow of refrigerant at a first temperature is directed to the cylinder block and a flow of refrigerant at a lower second temperature is directed to the cylinder head. In this case, it is possible to provide greater cooling of the cylinder head that receives more thermal energy from the combustion processes than the cylinder block. In addition, it is possible to cool the head

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3/15 do cilindro a uma temperatura menor que o bloco do cilindro. Uma temperatura menor do cabeçote do cilindro é favorável em vista do consumo de combustível. O bloco do cilindro, entretanto, deve ter uma maior temperatura a fim de reduzir o atrito nos mancais. Neste caso, é possível criar dois fluxos de refrigerante de diferentes temperaturas para resfriamento individual do bloco do cilindro e do cabeçote do cilindro de um motor de combustão por meio de um sistema de resfriamento simples incluindo poucos componentes.3/15 of the cylinder at a temperature lower than the cylinder block. A lower cylinder head temperature is favorable in view of fuel consumption. The cylinder block, however, must have a higher temperature in order to reduce friction in the bearings. In this case, it is possible to create two streams of refrigerant of different temperatures for individual cooling of the cylinder block and cylinder head of a combustion engine by means of a simple cooling system including few components.

[0007] A linha de saída do cabeçote do cilindro é configurada para direcionar o refrigerante para a linha de entrada do bloco do cilindro. Um projeto como esse do sistema de resfriamento possibilita também criar fluxos de refrigerante de diferentes temperaturas para o cabeçote do cilindro e o bloco do cilindro durante condições operacionais quando o primeiro dispositivo de válvula direciona todo o fluxo de refrigerante para a linha de desvio ou o radiador. Neste caso, uma mistura de fluidos de resfriamento da segunda válvula e da linha de saída do cabeçote do cilindro é direcionada para o bloco do cilindro. Uma vez que o refrigerante na linha de saída do cabeçote do cilindro tenha sido aquecido no cabeçote do cilindro, a mistura de refrigerante que entra no bloco do cilindro tem uma maior temperatura do que o fluxo de refrigerante que entra no cabeçote do cilindro. Além disso, esta medida resulta em que todo o fluxo de refrigerante no sistema de resfriamento é conduzido através do bloco do cilindro.[0007] The cylinder head outlet line is configured to direct the refrigerant to the cylinder block inlet line. Such a design of the cooling system also makes it possible to create refrigerant flows of different temperatures to the cylinder head and cylinder block during operating conditions when the first valve device directs the entire refrigerant flow to the bypass line or the radiator . In this case, a mixture of cooling fluids from the second valve and the cylinder head outlet line is directed to the cylinder block. Once the refrigerant in the cylinder head outlet line has been heated in the cylinder head, the refrigerant mixture entering the cylinder block has a higher temperature than the flow of refrigerant entering the cylinder head. In addition, this measure results in the entire flow of refrigerant in the cooling system being conducted through the cylinder block.

[0008] O primeiro dispositivo de válvula é configurado para receber refrigerante da linha de saída do bloco do cilindro. O refrigerante normalmente tem sua mais alta temperatura quando deixa o bloco do cilindro do motor de combustão. O primeiro dispositivo de válvula direciona o refrigerante para o radiador ou a linha do radiador em vista da temperatura de refrigerante na linha de saída do bloco do cilindro.[0008] The first valve device is configured to receive refrigerant from the cylinder block outlet line. The refrigerant normally has its highest temperature when it leaves the cylinder block of the combustion engine. The first valve device directs the refrigerant to the radiator or the radiator line in view of the refrigerant temperature in the outlet line of the cylinder block.

[0009] De acordo com uma modalidade da invenção, o sistema de resfriamento compreende uma unidade de controle configurada para controlar o primeiro dispositivo de válvula e o segundo dispositivo de válvula. A unidade de controle pode ter acesso às primeiras temperaturas de refrigerante e segundas temperaturas de refrigerante desejadas a uma condição operacional diferente e controlar os dispositivos de válvula[0009] According to an embodiment of the invention, the cooling system comprises a control unit configured to control the first valve device and the second valve device. The control unit can access the first refrigerant temperatures and desired second refrigerant temperatures to a different operating condition and control the valve devices

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4/15 de maneira tal que refrigerante nas ditas temperaturas de refrigerante desejadas seja direcionado para o bloco do cilindro e o cabeçote do cilindro.4/15 in such a way that refrigerant at said desired refrigerant temperatures is directed to the cylinder block and cylinder head.

[0010] De acordo com uma modalidade da invenção, a unidade de controle é configurada para receber informação de inúmeros sensores de temperatura arranjados em diferentes posições do sistema de resfriamento e controlar os dispositivos de válvula por meio desta informação. A unidade de controle pode receber informação a respeito da temperatura de refrigerante na linha de saída do bloco do cilindro e na linha de saída do cabeçote do cilindro. As temperaturas do refrigerante nestas linhas são relacionadas às temperaturas do bloco do cilindro e do cabeçote do cilindro. Em vista desta informação, é possível que a unidade de controle controle os dispositivos de válvula de maneira tal que possíveis diferenças entre as temperaturas reais e desejadas do bloco do cilindro e do cabeçote do cilindro sejam eliminadas. Entretanto, a unidade de controle pode também receber informação e controlar o sistema de resfriamento em vista das temperaturas de refrigerante em outras partes do sistema de resfriamento e outros tipos de parâmetros operacionais.[0010] According to an embodiment of the invention, the control unit is configured to receive information from numerous temperature sensors arranged in different positions of the cooling system and to control the valve devices through this information. The control unit can receive information regarding the refrigerant temperature on the cylinder block outlet line and on the cylinder head outlet line. The refrigerant temperatures in these lines are related to the cylinder block and cylinder head temperatures. In view of this information, it is possible for the control unit to control the valve devices in such a way that possible differences between the actual and desired temperatures of the cylinder block and cylinder head are eliminated. However, the control unit can also receive information and control the cooling system in view of the refrigerant temperatures in other parts of the cooling system and other types of operating parameters.

[0011] De acordo com uma modalidade da invenção, a unidade de controle é configurada para estimar uma segunda temperatura de refrigerante adequada e controlar o primeiro dispositivo de válvula de maneira tal que ele direcione um fluxo de refrigerante para o radiador de maneira tal que o refrigerante que deixa o radiador tenha uma temperatura que é menor ou igual à segunda temperatura de refrigerante. O refrigerante que deixa o radiador é direcionado, por meio da linha de entrada do cabeçote do cilindro, para o cabeçote do cilindro. Dessa forma, o refrigerante que deixa o radiador tem que ter uma temperatura que é menor ou igual à segunda temperatura de refrigerante. Durante muitas condições operacionais, é possível direcionar um fluxo de refrigerante relativamente pequeno para o radiador. Um pequeno fluxo de refrigerante através do radiador pode ser resfriado a uma temperatura próxima à temperatura ambiente. O fluxo de refrigerante através do radiador pode, por exemplo, ser resfriado a uma temperatura em torno de 30°.[0011] According to an embodiment of the invention, the control unit is configured to estimate a second suitable refrigerant temperature and to control the first valve device in such a way that it directs a flow of refrigerant to the radiator in such a way that the refrigerant that leaves the radiator has a temperature that is less than or equal to the second refrigerant temperature. The refrigerant that leaves the radiator is directed, through the cylinder head inlet line, to the cylinder head. Thus, the refrigerant that leaves the radiator must have a temperature that is less than or equal to the second refrigerant temperature. During many operating conditions, it is possible to direct a relatively small flow of refrigerant to the radiator. A small flow of refrigerant through the radiator can be cooled to a temperature close to room temperature. The flow of refrigerant through the radiator can, for example, be cooled to a temperature around 30 °.

[0012] De acordo com uma modalidade da invenção, a unidade de controle é configurada para estimar uma primeira temperatura adequada do refrigerante a ser[0012] According to an embodiment of the invention, the control unit is configured to estimate a suitable first temperature of the refrigerant to be

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5/15 direcionado para o bloco do cilindro e controlar o segundo dispositivo de válvula de maneira tal que ele entregue um fluxo de refrigerante à primeira linha de entrada de objeto que, em um estado misturado com os fluxos de refrigerante da linha de saída do cabeçote do cilindro, cria um fluxo de refrigerante na primeira temperatura para o bloco do cilindro. Uma primeira temperatura de refrigerante adequada para resfriamento do bloco do cilindro pode ser na faixa de 80-90°C.5/15 directed to the cylinder block and control the second valve device in such a way that it delivers a flow of refrigerant to the first object inlet line which, in a state mixed with the refrigerant flows from the head outlet line from the cylinder, creates a flow of refrigerant at the first temperature to the cylinder block. A first refrigerant temperature suitable for cooling the cylinder block can be in the range of 80-90 ° C.

[0013] De acordo com uma modalidade da invenção, o sistema de resfriamento compreende um circuito adicional para resfriamento de um objeto adicional pelo refrigerante na segunda temperatura. Durante operação de um veículo, existem objetos a serem resfriados pelo refrigerante a uma temperatura relativamente baixa. É possível adicionar um ou diversos tais circuitos adicionais ao sistema de resfriamento que direciona refrigerante na segunda temperatura para o objeto adicional. O circuito adicional pode compreender uma linha de saída de objeto adicional configurada para direcionar refrigerante do objeto adicional para a linha de entrada do bloco do cilindro. Neste caso, todo o fluxo de refrigerante é direcionado para o bloco do cilindro. Neste caso, o fluxo de refrigerante direcionado para o bloco do cilindro compreendendo uma mistura do fluxo de refrigerante inicial na linha de entrada do bloco do cilindro, o fluxo de refrigerante na linha de saída do cabeçote do cilindro e o fluxo de refrigerante na linha de saída de objeto adicional.[0013] According to an embodiment of the invention, the cooling system comprises an additional circuit for cooling an additional object by the refrigerant at the second temperature. During vehicle operation, there are objects to be cooled by the refrigerant to a relatively low temperature. It is possible to add one or more such additional circuits to the cooling system that directs refrigerant at the second temperature to the additional object. The additional circuit may comprise an additional object outlet line configured to direct refrigerant from the additional object to the cylinder block inlet line. In this case, the entire flow of refrigerant is directed to the cylinder block. In this case, the refrigerant flow directed to the cylinder block comprising a mixture of the initial refrigerant flow in the cylinder block inlet line, the refrigerant flow in the cylinder head outlet line and the refrigerant flow in the cylinder line. additional object output.

[0014] De acordo com uma modalidade da invenção, o objeto adicional é um meio de trabalho em um condensador de um Sistema WHR. Em um caso desses, a unidade de controle pode ser configurada para determinar uma temperatura de condensação adequada do meio de trabalho no condensador e estimar um fluxo de refrigerante e uma segunda temperatura de refrigerante nos quais o meio obtém a temperatura de condensação determinada e controlar o primeiro dispositivo de válvula e o segundo dispositivo de válvula de maneira tal que o fluxo de refrigerante estimado na segunda temperatura de refrigerante seja direcionado para o condensador. No caso de etanol ser o meio de trabalho, a segunda temperatura de refrigerante pode ser em torno de 70°C.[0014] According to an embodiment of the invention, the additional object is a means of working in a condenser of a WHR System. In such a case, the control unit can be configured to determine an adequate condensation temperature of the working medium in the condenser and estimate a refrigerant flow and a second refrigerant temperature at which the medium obtains the determined condensation temperature and control the the first valve device and the second valve device in such a way that the estimated refrigerant flow at the second refrigerant temperature is directed to the condenser. In the case of ethanol being the working medium, the second refrigerant temperature can be around 70 ° C.

[0015] De acordo com uma modalidade da invenção, o objeto adicional é ar de[0015] According to an embodiment of the invention, the additional object is air

Petição 870190053935, de 12/06/2019, pág. 16/33Petition 870190053935, of 6/12/2019, p. 16/33

6/15 carga em um refrigerador de ar de carga arranjado em uma posição entre um compressor de baixa pressão e um compressor de alta pressão. É útil resfriar o ar de carga em uma posição entre os compressores a uma temperatura mais baixa possível a fim de aumentar a eficiência dos compressores.6/15 load in a charge air cooler arranged in a position between a low pressure compressor and a high pressure compressor. It is useful to cool the charge air in a position between the compressors to the lowest possible temperature in order to increase the efficiency of the compressors.

[0016] De acordo com uma modalidade da invenção, o primeiro dispositivo de válvula é uma válvula de três vias. A válvula de três vias pode compreender uma abertura de entrada e duas aberturas de saída. A válvula de três vias pode receber um fluxo de refrigerante da linha de saída do bloco do cilindro e direcionar uma primeira parte dele para o radiador e uma parte restante dele para a linha de desvio do radiador. Neste caso, o primeiro dispositivo de válvula é projetado como uma única válvula. Preferivelmente, o primeiro dispositivo de válvula é ajustável de uma maneira contínua. Neste caso, é possível variar o fluxo de refrigerante para o radiador e para a linha de desvio do radiador com uma alta precisão. Alternativamente, o primeiro dispositivo de válvula é projetado como duas válvulas bidirecionais em que uma primeira válvula de duas vias é arranjada em uma linha de entrada do radiador e uma segunda válvula de duas vias é arranjada na linha de desvio do radiador.[0016] According to an embodiment of the invention, the first valve device is a three-way valve. The three-way valve may comprise an inlet and two outlet openings. The three-way valve can receive a flow of refrigerant from the cylinder block outlet line and direct a first part of it to the radiator and a remainder of it to the radiator bypass line. In this case, the first valve device is designed as a single valve. Preferably, the first valve device is continuously adjustable. In this case, it is possible to vary the refrigerant flow to the radiator and to the radiator bypass line with high precision. Alternatively, the first valve device is designed as two-way valves in which a first two-way valve is arranged on a radiator inlet line and a second two-way valve is arranged on the radiator bypass line.

[0017] De acordo com uma modalidade da invenção, o segundo dispositivo de válvula é uma válvula de três vias. A válvula de três vias pode receber um fluxo de refrigerante da linha de desvio do radiador e direcionar uma parte dele para a linha de entrada do bloco do cilindro e uma parte restante dele para a linha de entrada do cabeçote do cilindro. Alternativamente, a válvula de três vias direciona todo o fluxo de refrigerante da linha de desvio do radiador e uma parte do fluxo de refrigerante do radiador para a linha de entrada do bloco do cilindro. Uma parte restante do fluxo de refrigerante é direcionada do radiador para a linha de entrada do cabeçote do cilindro. Neste caso, o segundo dispositivo de válvula é projetado como uma única válvula. Preferivelmente, o segundo dispositivo de válvula é ajustável de uma maneira contínua. Em um caso desses, é possível ajustar o fluxo de refrigerante para a linha de entrada do bloco do cilindro e a linha de entrada do cabeçote do cilindro com uma alta precisão. Alternativamente, o segundo dispositivo de válvula é projetado como duas válvulas bidirecionais em que uma primeira válvula de duas vias é arranjada na[0017] According to an embodiment of the invention, the second valve device is a three-way valve. The three-way valve can receive a flow of refrigerant from the radiator bypass line and direct a portion of it to the cylinder block inlet line and a remainder of it to the cylinder head inlet line. Alternatively, the three-way valve directs all of the refrigerant flow from the radiator bypass line and a portion of the refrigerant flow from the radiator to the cylinder block inlet line. A remainder of the refrigerant flow is directed from the radiator to the cylinder head inlet. In this case, the second valve device is designed as a single valve. Preferably, the second valve device is continuously adjustable. In such a case, it is possible to adjust the refrigerant flow to the cylinder block inlet line and the cylinder head inlet line with high precision. Alternatively, the second valve device is designed as two-way valves in which a first two-way valve is arranged on the

Petição 870190053935, de 12/06/2019, pág. 17/33Petition 870190053935, of 6/12/2019, p. 17/33

7/15 linha de entrada do bloco do cilindro e uma segunda válvula de duas vias é arranjada em uma linha de saída do radiador.7/15 cylinder block inlet line and a second two-way valve is arranged in a radiator outlet line.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0018] A seguir, modalidades preferidas da invenção são descritas, como exemplos, com referência aos desenhos anexos, em que:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0018] In the following, preferred embodiments of the invention are described, as examples, with reference to the accompanying drawings, in which:

a Fig. 1 mostra um sistema de resfriamento de acordo com uma primeira modalidade da invenção, a Fig. 2 mostra um sistema de resfriamento de acordo com uma segunda modalidade da invenção, e a Fig. 3 mostra um sistema de resfriamento de acordo com uma terceira modalidade da invenção.Fig. 1 shows a cooling system according to a first embodiment of the invention, Fig. 2 shows a cooling system according to a second embodiment of the invention, and Fig. 3 shows a cooling system according to a third embodiment of the invention.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO [0019] A Fig. 1 mostra um veículo esquematicamente descrito 1 potencializado por um motor de combustão 2. O motor de combustão 2 compreende bloco do cilindro 3 e cabeçote do cilindro 4. O veículo 1 pode ser um veículo pesado e o motor de combustão 2 pode ser um motor diesel. O veículo 1 compreende um sistema de resfriamento configurado para resfriar o bloco do cilindro 3 e o cabeçote do cilindro 4 pelo refrigerante a diferentes temperaturas. Uma bomba 5 circula refrigerante no sistema de resfriamento. O sistema de resfriamento compreende uma linha de entrada do bloco do cilindro 3a que direciona refrigerante para o bloco do cilindro 3. Quando o refrigerante circula através do bloco do cilindro 3, ele é recebido em uma linha de saída do bloco do cilindro 3b. Um primeiro dispositivo de válvula na forma de uma primeira válvula de três vias 6 é arranjado em uma extremidade da linha de saída do bloco do cilindro 3b. A primeira válvula de três vias 6 tem uma abertura de entrada e duas aberturas de saída. O sistema de resfriamento compreende uma linha de entrada do radiador 7a que direciona refrigerante para um radiador 7 e uma linha de saída do radiador 7b que recebe refrigerante do radiador 7. O sistema de resfriamento compreende uma linha de desvio do radiador 8 que direciona refrigerante além do radiador 7. A primeira válvula de três vias 6 é controlada por uma unidade de controleDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION [0019] Fig. 1 shows a schematically described vehicle 1 powered by a combustion engine 2. The combustion engine 2 comprises cylinder block 3 and cylinder head 4. Vehicle 1 can be a heavy vehicle and the combustion engine 2 can be a diesel engine. The vehicle 1 comprises a cooling system configured to cool the cylinder block 3 and the cylinder head 4 by the refrigerant at different temperatures. A pump 5 circulates refrigerant in the cooling system. The cooling system comprises an inlet line from cylinder block 3a which directs refrigerant to cylinder block 3. When the refrigerant circulates through cylinder block 3, it is received in an exit line from cylinder block 3b. A first valve device in the form of a first three-way valve 6 is arranged at one end of the outlet line of the cylinder block 3b. The first three-way valve 6 has an inlet and two outlet openings. The cooling system comprises a radiator inlet line 7a that directs refrigerant to a radiator 7 and a radiator outlet line 7b that receives refrigerant from radiator 7. The cooling system comprises a radiator bypass line 8 that directs refrigerant beyond of the radiator 7. The first three-way valve 6 is controlled by a control unit

10. A primeira válvula de três vias 6 é ajustável de uma maneira contínua. Dessa10. The first three-way valve 6 is continuously adjustable. Of that

Petição 870190053935, de 12/06/2019, pág. 18/33Petition 870190053935, of 6/12/2019, p. 18/33

8/15 forma, é possível que a primeira válvula de três vias 6 receba refrigerante da linha de saída do bloco do cilindro 3b e distribua-o de uma maneira contínua na linha de entrada do radiador 7a e na linha de desvio do radiador 8. Uma ventoinha do radiador 11 e o ar de recalque provêm um fluxo de ar de resfriamento através do radiador 7. Outros refrigeradores tal como, por exemplo, um refrigerador de ar de carga, podem ser montados em uma posição à montante do radiador 7.8/15, it is possible that the first three-way valve 6 receives refrigerant from the outlet line of the cylinder block 3b and distributes it continuously in the radiator inlet line 7a and in the radiator bypass line 8. A radiator fan 11 and the booster air provide a flow of cooling air through the radiator 7. Other refrigerators, such as, for example, a charge air cooler, can be mounted in an upstream position of the radiator 7.

[0020] O refrigerante que deixa o radiador 7 é distribuído em uma linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a. O sistema de resfriamento compreende um segundo dispositivo de válvula na forma de uma segunda válvula de três vias 12. O segundo dispositivo de válvula 12 pode direcionar uma parte do refrigerante que deixa o radiador 7 para a linha de entrada do bloco do cilindro 3a. Alternativamente, ou em combinação, a segunda válvula de três vias 12 recebe refrigerante da linha de desvio[0020] The refrigerant that leaves the radiator 7 is distributed in an inlet line of the cylinder head 4a. The cooling system comprises a second valve device in the form of a second three-way valve 12. The second valve device 12 can direct a portion of the refrigerant leaving the radiator 7 to the inlet line of the cylinder block 3a. Alternatively, or in combination, the second three-way valve 12 receives refrigerant from the bypass line

8. A segunda válvula de três vias pode distribuir o refrigerante da linha de desvio 8 na linha de entrada do bloco do cilindro 3 e a linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a. A segunda válvula de três vias 12 é controlada pela unidade de controle 10. A segunda válvula de três vias 12 é ajustável de uma maneira contínua. Uma linha de saída do cabeçote do cilindro 4b recebe refrigerante do cabeçote do cilindro 4 e direciona-o para a linha de entrada do bloco do cilindro 3a. Dessa forma, todo o fluxo de refrigerante é levado para o bloco do cilindro 3. O sistema de resfriamento compreende uma pluralidade de sensores que detectam a temperatura de refrigerante em diferentes posições do sistema de resfriamento. Neste caso, um primeiro sensor S1 detecta uma primeira temperatura de refrigerante Ti na linha de entrada do bloco do cilindro 3a, um segundo sensor S2 detecta uma segunda temperatura de refrigerante T2 na linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a, um terceiro sensor S3 detecta uma terceira temperatura de refrigerante T3 na linha de saída do bloco do cilindro 3b e um quarto sensor S4 detecta uma quarta temperatura de refrigerante T4 na linha de saída do cabeçote do cilindro 4b. A terceira temperatura T3 é relacionada à temperatura do bloco do cilindro 3 e a quarta temperatura T4 é relacionada à temperatura do cabeçote do cilindro 4.8. The second three-way valve can distribute refrigerant from bypass line 8 to the inlet line of the cylinder block 3 and the inlet line of the cylinder head 4a. The second three-way valve 12 is controlled by the control unit 10. The second three-way valve 12 is continuously adjustable. A cylinder head outlet line 4b receives refrigerant from cylinder head 4 and directs it to the cylinder block inlet line 3a. In this way, the entire refrigerant flow is carried to the cylinder block 3. The cooling system comprises a plurality of sensors that detect the refrigerant temperature in different positions of the cooling system. In this case, a first sensor S1 detects a first refrigerant temperature Ti in the inlet line of the cylinder block 3a, a second sensor S2 detects a second refrigerant temperature T2 in the inlet line of the cylinder head 4a, a third sensor S3 detects a third refrigerant temperature T3 in the outlet line of the cylinder block 3b and a fourth sensor S4 detects a fourth refrigerant temperature T4 in the outlet line of the cylinder head 4b. The third temperature T3 is related to the temperature of the cylinder block 3 and the fourth temperature T4 is related to the temperature of the cylinder head 4.

[0021] Durante operação, a unidade de controle 10 recebe informação de pelo[0021] During operation, the control unit 10 receives information from at least

Petição 870190053935, de 12/06/2019, pág. 19/33Petition 870190053935, of 6/12/2019, p. 19/33

9/15 menos o terceiro sensor S3 e o quarto sensor S4 a respeito das reais temperaturas de refrigerante T3, T4 que são relacionadas às temperaturas do bloco do cilindro 3 e do cabeçote do cilindro 4. A unidade de controle 10 tem acesso a informação a respeito de um faixa de temperatura desejada T3r do bloco do cilindro 3 e uma faixa de temperatura desejada T4r do cabeçote do cilindro 4 em diferentes condições operacionais. Durante condições operacionais quando a unidade de controle 10 recebe informação dos sensores S3, S4 indicando que as temperaturas de refrigerante T3, T4 e a temperatura do bloco do cilindro 3 e do cabeçote do cilindro 4 são menores que a faixas de temperatura de refrigerante desejadas T3r, T4r, ela controla a primeira válvula de três vias 6 de maneira tal que ela direcione todo o fluxo de refrigerante para a linha de desvio 8. A segunda válvula de três vias 12 recebe o fluxo de refrigerante da linha de desvio do radiador 8. A unidade de controle 10 estima uma distribuição apropriada do fluxo de refrigerante para a linha de entrada do bloco do cilindro 3a e a linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a a fim de eliminar a diferença entre as reais temperaturas de refrigerante T3, T4 e as faixas de temperatura de refrigerante desejadas T3r, T4r. A unidade de controle 10 controla a segunda válvula de três vias 12 de maneira tal que ela forneça a dita distribuição apropriada do fluxo de refrigerante para a linha de entrada do bloco do cilindro 3a e a linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a. Dessa forma, a segunda válvula direcional 12 direciona refrigerante na terceira temperatura T3 para uma parte inicial da linha de entrada do bloco do cilindro 3a e a linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a. Neste caso, o fluxo de refrigerante para a linha do cabeçote do cilindro 4 tem uma segunda temperatura T2 que corresponde à terceira temperatura de refrigerante T3. Entretanto, o fluxo de refrigerante na linha de entrada do bloco do cilindro 3a é misturado com um fluxo de refrigerante da linha de saída do cabeçote do cilindro 4b. Uma vez que este último fluxo de refrigerante tenha sido aquecido no cabeçote do cilindro 4, o fluxo de refrigerante que entra no bloco do cilindro 3 tem uma primeira temperatura T1 que é maior que a terceira temperatura de refrigerante T3 e a segunda temperatura de refrigerante T2.9/15 minus the third sensor S3 and the fourth sensor S4 regarding the actual refrigerant temperatures T3, T4 which are related to the temperatures of cylinder block 3 and cylinder head 4. Control unit 10 has access to information with respect to a desired temperature range T3r of the cylinder block 3 and a desired temperature range T4r of the cylinder head 4 under different operating conditions. During operational conditions when control unit 10 receives information from sensors S3, S4 indicating that refrigerant temperatures T3, T4 and the temperature of cylinder block 3 and cylinder head 4 are less than the desired refrigerant temperature ranges T3r , T4r, it controls the first three-way valve 6 in such a way that it directs the entire refrigerant flow to the bypass line 8. The second three-way valve 12 receives the refrigerant flow from the radiator bypass line 8. The control unit 10 estimates an appropriate distribution of the refrigerant flow to the inlet line of the cylinder block 3a and the inlet line of the cylinder head 4a in order to eliminate the difference between the actual refrigerant temperatures T3, T4 and the desired refrigerant temperature ranges T3r, T4r. The control unit 10 controls the second three-way valve 12 in such a way that it provides said proper distribution of the refrigerant flow to the inlet line of the cylinder block 3a and the inlet line of the cylinder head 4a. In this way, the second directional valve 12 directs refrigerant at the third temperature T3 to an initial part of the cylinder head inlet line 3a and the cylinder head inlet line 4a. In this case, the refrigerant flow to the cylinder head line 4 has a second temperature T2 that corresponds to the third temperature of refrigerant T3. However, the refrigerant flow in the cylinder block inlet line 3a is mixed with a refrigerant flow from the cylinder head outlet line 4b. Once this last refrigerant flow has been heated in the cylinder head 4, the refrigerant flow entering the cylinder block 3 has a first temperature T1 that is higher than the third refrigerant temperature T3 and the second refrigerant temperature T2 .

[0022] Durante condições operacionais quando a unidade de controle 10 recebe[0022] During operational conditions when control unit 10 receives

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10/15 informação do sensor S3, S4 indicando que as temperaturas de refrigerante T3, T4 e a temperatura do bloco do cilindro 3 e do cabeçote do cilindro 4 são maiores que a temperatura desejada das faixas de refrigerante T3r, T4r, ela controla a primeira válvula de três vias 6 de maneira tal que ela direcione todo o fluxo de refrigerante para o radiador 7. O fluxo de refrigerante da linha de saída do radiador 7b é controlado pela segunda válvula de três vias 12. A unidade de controle 10 estima uma distribuição apropriada do fluxo de refrigerante para a linha de entrada do bloco do cilindro 3a e a linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a a fim de eliminar a diferença entre as reais temperaturas de refrigerante T3, T4 e as terceiras faixas de temperaturas do refrigerante desejadas T3d, T4d. A unidade de controle 10 controla a segunda válvula de três vias 12 de maneira tal que ela forneça a dita distribuição apropriada do fluxo de refrigerante à linha de entrada do bloco do cilindro 3a e à linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a. Dessa forma, a segunda válvula direcional 12 direciona um fluxo de refrigerante a uma temperatura do radiador TR para uma parte inicial da linha de entrada do bloco do cilindro 3a e a linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a. Neste caso, o fluxo de refrigerante para a linha do cabeçote do cilindro 4 está a uma segunda temperatura T2 que corresponde à temperatura do radiador TR. Entretanto, os fluxos de refrigerante na linha de entrada do bloco do cilindro 3a são misturados com um fluxo de refrigerante da linha de saída do cabeçote do cilindro 4b. Uma vez que este último fluxo de refrigerante tenha sido aquecido no cabeçote do cilindro 4, o fluxo de refrigerante que entra no bloco do cilindro 3 tem uma primeira temperatura Ti que é maior que a temperatura do radiador TR e a segunda temperatura de refrigerante T2.10/15 information from sensor S3, S4 indicating that the refrigerant temperatures T3, T4 and the temperature of the cylinder block 3 and cylinder head 4 are higher than the desired temperature of the refrigerant bands T3r, T4r, it controls the first three-way valve 6 in such a way that it directs the entire flow of refrigerant to the radiator 7. The flow of refrigerant from the outlet line of the radiator 7b is controlled by the second three-way valve 12. Control unit 10 estimates a distribution refrigerant flow to the cylinder block inlet line 3a and cylinder head inlet line 4a in order to eliminate the difference between actual refrigerant temperatures T3, T4 and the desired third refrigerant temperature ranges T3d , T4d. The control unit 10 controls the second three-way valve 12 in such a way that it provides said proper distribution of the refrigerant flow to the inlet line of the cylinder block 3a and to the inlet line of the cylinder head 4a. In this way, the second directional valve 12 directs a flow of refrigerant at a temperature of the radiator TR to an initial part of the inlet line of the cylinder block 3a and the inlet line of the cylinder head 4a. In this case, the refrigerant flow to the cylinder head line 4 is at a second temperature T2 that corresponds to the radiator temperature TR. However, the refrigerant flows in the cylinder block inlet line 3a are mixed with a refrigerant flow from the cylinder head outlet line 4b. Once this last refrigerant flow has been heated in the cylinder head 4, the refrigerant flow that enters the cylinder block 3 has a first temperature Ti that is greater than the radiator temperature TR and the second refrigerant temperature T2.

[0023] Durante a maioria das condições operacionais, a terceira temperatura de refrigerante T3 e a quarta temperatura de refrigerante T4 ficam dentro de faixas de temperaturas aceitáveis T3r, T4r. Neste caso, a unidade de controle 10 controla a primeira válvula de três vias 6 de maneira tal que ela direcione uma parte do fluxo de refrigerante para o radiador 7 e uma parte restante do fluxo de refrigerante para a linha de desvio do radiador 8. Neste caso, o primeiro dispositivo de válvula provê dois fluxos de refrigerante de diferentes temperaturas. A segunda válvula direcional 12 pode ser[0023] During most operating conditions, the third refrigerant temperature T3 and the fourth refrigerant temperature T4 are within acceptable temperature ranges T3r, T4r. In this case, the control unit 10 controls the first three-way valve 6 in such a way that it directs a portion of the refrigerant flow to the radiator 7 and a remaining portion of the refrigerant flow to the bypass line of the radiator 8. In this case In this case, the first valve device provides two refrigerant flows of different temperatures. The second directional valve 12 can be

Petição 870190053935, de 12/06/2019, pág. 21/33Petition 870190053935, of 6/12/2019, p. 21/33

11/15 controlada de duas diferentes maneiras. Em uma maneira, o segundo dispositivo de válvula 12 direciona todo o fluxo de refrigerante da linha de desvio 8 e uma parte do fluxo de refrigerante da linha de saída do radiador 7b para a linha de entrada do bloco do cilindro 3a. A parte restante do fluxo de refrigerante da linha de saída do radiador 7b é direcionada para a linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a. Dessa forma, o refrigerante que entra no cabeçote do cilindro 4 tem uma segunda temperatura T2 correspondente à temperatura do radiador TR. O fluxo de refrigerante que entra no bloco do cilindro 3 tem uma primeira temperatura de refrigerante T1 que é relacionada aos fluxos e as temperaturas dos fluidos de resfriamento na linha de saída do radiador 7b, na linha de desvio 8 e na linha de saída do cabeçote do cilindro 4b.11/15 controlled in two different ways. In one way, the second valve device 12 directs all of the refrigerant flow from the bypass line 8 and a portion of the refrigerant flow from the radiator outlet line 7b to the cylinder block inlet line 3a. The remainder of the refrigerant flow from the radiator outlet line 7b is directed to the cylinder head inlet line 4a. Thus, the refrigerant entering the cylinder head 4 has a second temperature T2 corresponding to the radiator temperature TR. The refrigerant flow entering the cylinder block 3 has a first refrigerant temperature T1 which is related to the flows and temperatures of the cooling fluids in the radiator outlet line 7b, bypass line 8 and the head outlet line of cylinder 4b.

[0024] De outra maneira, a segunda válvula de três vias 12 é controlada de maneira tal que ela direcione uma parte do fluxo de refrigerante da linha de desvio 8 para a linha de entrada do bloco do cilindro 3a e uma parte restante do fluxo de refrigerante para a linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a. Todo o fluxo de refrigerante do radiador 7 é direcionado para a linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a. Neste caso, o refrigerante que entra no bloco do cilindro 3 tem uma primeira temperatura de refrigerante T1 que é relacionada aos fluxos e às temperaturas dos fluidos de resfriamento da linha de desvio 8 e da linha de saída do cabeçote do cilindro 4b. o refrigerante que entra no cabeçote do cilindro 4 tem uma segunda temperatura de refrigerante T2 que é relacionada aos fluxos e às temperaturas dos fluidos de resfriamento do radiador 7 e da linha de desvio 8. Consequentemente, é possível criar fluxos de refrigerante a diferentes temperaturas T1, T2 para resfriar o bloco do cilindro 3 e os cabeçote do cilindro 4 em todas as condições operacionais. Por exemplo, é possível resfriar o cabeçote do cilindro 4 a uma temperatura menor que a do bloco do cilindro 3 para reduzir o consumo de combustível do motor de combustão 2.[0024] Otherwise, the second three-way valve 12 is controlled in such a way that it directs a portion of the refrigerant flow from the bypass line 8 to the inlet line of the cylinder block 3a and a remaining portion of the flow of refrigerant. refrigerant to the cylinder head inlet line 4a. The entire refrigerant flow from the radiator 7 is directed to the cylinder head inlet line 4a. In this case, the refrigerant entering the cylinder block 3 has a first refrigerant temperature T1 which is related to the flows and temperatures of the cooling fluids of the bypass line 8 and the cylinder head outlet line 4b. the refrigerant entering the cylinder head 4 has a second refrigerant temperature T2 which is related to the flows and temperatures of the cooling fluids of the radiator 7 and the bypass line 8. Consequently, it is possible to create refrigerant flows at different temperatures T1 , T2 to cool the cylinder block 3 and cylinder heads 4 in all operating conditions. For example, it is possible to cool the cylinder head 4 to a temperature lower than that of the cylinder block 3 to reduce the fuel consumption of the combustion engine 2.

[0025] A Fig. 2 mostra uma modalidade na qual o sistema de resfriamento também resfria um meio de trabalho em um condensador 15 de um sistema WHR (Sistema de Recuperação de Calor Residual). O sistema de resfriamento compreende uma linha de entrada do condensador 15a que direciona refrigerante para o condensador 15 e um linha de saída do condensador 15b que direciona refrigerante do condensador 15[0025] Fig. 2 shows a modality in which the cooling system also cools a working medium in a condenser 15 of a WHR system (Residual Heat Recovery System). The cooling system comprises a condenser inlet line 15a that directs refrigerant to condenser 15 and a condenser outlet line 15b that directs condenser refrigerant 15

Petição 870190053935, de 12/06/2019, pág. 22/33Petition 870190053935, of 6/12/2019, p. 22/33

12/15 para a linha de entrada do bloco do cilindro 3a. A linha de entrada do condensador 15a recebe refrigerante da mesma posição do sistema de resfriamento que a linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a. Dessa forma, o meio é resfriado no condensador 15 pelo refrigerante na mesma segunda temperatura T2 que o refrigerante para o cabeçote do cilindro 4. A linha de saída do cabeçote do cilindro 4b direciona refrigerante do cabeçote do cilindro 4 para a linha de saída do condensador 15b. Neste caso, o cabeçote do cilindro 4 e o condensador 15 são arranjados em paralelo. Uma linha de saída do cabeçote do cilindro alternativa 4b' é indicada com uma linha pontilhada. A linha de saída do cabeçote do cilindro alternativa 4b' direciona refrigerante do cabeçote do cilindro 4 para a linha de entrada do condensador 15a. Neste caso, o cabeçote do cilindro 4 e o condensador 15 são arranjados em série.12/15 for the cylinder block entry line 3a. The condenser inlet line 15a receives refrigerant from the same position in the cooling system as the cylinder head inlet line 4a. In this way, the medium is cooled in the condenser 15 by the refrigerant at the same second temperature T2 as the refrigerant for the cylinder head 4. The cylinder head outlet line 4b directs refrigerant from the cylinder head 4 to the condenser outlet line. 15b. In this case, the cylinder head 4 and the condenser 15 are arranged in parallel. An alternative cylinder head outlet line 4b 'is indicated with a dotted line. The alternative cylinder head outlet line 4b 'directs refrigerant from the cylinder head 4 to the condenser inlet line 15a. In this case, the cylinder head 4 and the condenser 15 are arranged in series.

[0026] O sistema WHR compreende um circuito fechado 21 com um meio circulante. Uma bomba 22 que pressuriza e circula um meio de trabalho em um circuito fechado como esse 21. Neste caso, o meio de trabalho é etanol. Entretanto, é possível usar outros tipos de meio de trabalhos tal como, por exemplo, R245fa. The bomba 22 direciona o meio de trabalho para um evaporador 23. O meio de trabalho é aquecido no evaporador 23, por exemplo, por gases de escape do motor de combustão. O meio de trabalho é aquecido no evaporador 23 a uma temperatura na qual ele evapora. O meio de trabalho é circulado do evaporador 23 para um expansor 24. O meio de trabalho pressurizado e aquecido expande no expansor 24. O expansor 24 gera um movimento rotatório que pode ser transmitido, por meio de uma transmissão mecânica adequada 25, a um eixo 26 do trem de potência do veículo 1. Alternativamente, o expansor 24 pode ser conectado a um gerador que transforma energia mecânica em energia elétrica. A energia elétrica pode ser armazenada em uma batería. A energia elétrica armazenada pode ser suprida a um motor elétrico para acionamento do veículo 1 ou de um componente no veículo em um estado posterior.[0026] The WHR system comprises a closed loop 21 with a circulating medium. A pump 22 that pressurizes and circulates a working medium in a closed circuit like this 21. In this case, the working medium is ethanol. However, it is possible to use other types of media such as, for example, R245fa. The pump 22 directs the working medium to an evaporator 23. The working medium is heated in the evaporator 23, for example, by exhaust gases from the combustion engine. The working medium is heated in the evaporator 23 to a temperature at which it evaporates. The working medium is circulated from the evaporator 23 to an expander 24. The pressurized and heated working medium expands in the expander 24. The expander 24 generates a rotational movement that can be transmitted, through a suitable mechanical transmission 25, to an axis 26 of the vehicle's power train 1. Alternatively, expander 24 can be connected to a generator that transforms mechanical energy into electrical energy. The electrical energy can be stored in a battery. The stored electrical energy can be supplied to an electric motor for driving vehicle 1 or a component in the vehicle in a later state.

[0027] Quando o meio de trabalho passa pelo expansor 24, ele é direcionado para o condensador 15. O meio de trabalho é resfriado no condensador 15 pelo refrigerante da linha de entrada do condensador 15a a uma temperatura na qual ele condensa. O meio de trabalho é direcionado do condensador 15 para um receptor 28. A pressão[0027] When the working medium passes through the expander 24, it is directed to the condenser 15. The working medium is cooled in the condenser 15 by the condenser inlet line 15a refrigerant at a temperature at which it condenses. The working medium is directed from the condenser 15 to a receiver 28. The pressure

Petição 870190053935, de 12/06/2019, pág. 23/33Petition 870190053935, of 6/12/2019, p. 23/33

13/15 no receptor 28 pode ser variada por meio de um regulador de pressão 28a. A bomba 22 succiona meio de trabalho do receptor 28. Uma segunda unidade de controle 29 controla a operação do sistema WHR. A segunda unidade de controle 29 controla a operação da bomba 22 e do expansor 24. O sistema WHR possibilita transformar energia térmica dos gases de escape em energia mecânica ou energia elétrica. Um sensor de pressão 30 ou um sensor de temperatura detecta a pressão de condensação ou a temperatura de condensação do meio de trabalho no condensador13/15 at receiver 28 can be varied by means of a pressure regulator 28a. Pump 22 sucks working medium from receiver 28. A second control unit 29 controls the operation of the WHR system. The second control unit 29 controls the operation of pump 22 and expander 24. The WHR system makes it possible to transform thermal energy from the exhaust gases into mechanical energy or electrical energy. A pressure sensor 30 or a temperature sensor detects the condensing pressure or the condensing temperature of the working medium in the condenser

15.15.

[0028] A temperatura de gases de escape e dessa forma o efeito de aquecimento do meio de trabalho no evaporador 23 variam durante diferentes condições operacionais. A fim de manter uma alta eficiência térmica de forma substancialmente contínua no sistema WHR, o meio de trabalho deve ser resfriado com um efeito de resfriamento ajustável no condensador 15. É favorável estabelecer uma pressão de condensação mais baixa possível nas diferentes condições operacionais. Entretanto, é adequado evitar pressão negativa no sistema WHR por motivos práticos. Em vista desses fatos, é adequado prover um resfriamento do meio de trabalho no condensador 15 a uma pressão de condensação um pouco acima de 1 bar. Consequentemente, a fim de manter uma alta eficiência térmica, é necessário ajustar o efeito de resfriamento do meio de trabalho no condensador 15 em vista da energia térmica suprida pelos gases de escape de maneira tal que a pressão de condensação fique um pouco acima de 1 bar. O meio de trabalho etanol tem uma temperatura de condensação de 78°C a 1 bar. Neste caso, é adequado alcançar uma temperatura de condensação um pouco acima de 78°C no condensador 15.[0028] The exhaust gas temperature and thus the heating effect of the working medium on the evaporator 23 vary during different operating conditions. In order to maintain a high thermal efficiency substantially continuously in the WHR system, the working medium must be cooled with an adjustable cooling effect on the condenser 15. It is favorable to establish the lowest possible condensing pressure under different operating conditions. However, it is appropriate to avoid negative pressure in the WHR system for practical reasons. In view of these facts, it is appropriate to provide a cooling of the working medium in the condenser 15 to a condensation pressure just above 1 bar. Consequently, in order to maintain a high thermal efficiency, it is necessary to adjust the cooling effect of the working medium on the condenser 15 in view of the thermal energy supplied by the exhaust gases in such a way that the condensation pressure is just above 1 bar . The ethanol working medium has a condensation temperature of 78 ° C to 1 bar. In this case, it is appropriate to reach a condensation temperature just above 78 ° C in the condenser 15.

[0029] Durante operação, a unidade de controle 10 também recebe informação da segunda unidade de controle 29 a respeito da condição operacional do Sistema WHR. A unidade de controle 10 pode, por exemplo, receber informação do sensor 30 a respeito da real temperatura de condensação no condensador 15. A unidade de controle 10 determina uma temperatura de condensação desejada do meio de trabalho em o condensador 15. Quando etanol é usado como meio de trabalho, uma temperatura de condensação de cerca de 80°C é desejável durante a maioria das[0029] During operation, the control unit 10 also receives information from the second control unit 29 regarding the operational condition of the WHR System. The control unit 10 can, for example, receive information from the sensor 30 regarding the actual condensation temperature in the condenser 15. The control unit 10 determines a desired condensation temperature of the working medium in the condenser 15. When ethanol is used as a working medium, a condensing temperature of around 80 ° C is desirable during most

Petição 870190053935, de 12/06/2019, pág. 24/33Petition 870190053935, of 6/12/2019, p. 24/33

14/15 condições operacionais. A unidade de controle 10 estima um fluxo exigido e segunda temperatura T2 do refrigerante para ser direcionado para o condensador 15 a fim de prover a temperatura de condensação determinada no condensador 15. A linha de entrada do cabeçote do cilindro 4a direciona refrigerante para o cabeçote do cilindro 4 a uma segunda temperatura de refrigerante correspondente T2. O fluxo de refrigerante que entra no bloco do cilindro 3 é uma mistura do refrigerante escoa na linha de entrada do bloco do cilindro 3a, na linha de saída do cabeçote do cilindro 4b e na linha de saída do condensador 15b. Uma vez que os fluxos de refrigerante na linha de saída do cabeçote do cilindro 4b e na linha de saída do condensador 15b tenham sido aquecidos a uma temperatura mais alta que T2, o fluxo de refrigerante que entra no bloco do cilindro 3 tem uma primeira temperatura de refrigerante T1 que é mais alta que a segunda temperatura de refrigerante T2.14/15 operating conditions. The control unit 10 estimates a required flow and second temperature T2 of the refrigerant to be directed to the condenser 15 in order to provide the condensation temperature determined in the condenser 15. The inlet line of the cylinder head 4a directs refrigerant to the head of the cylinder. cylinder 4 at a second corresponding refrigerant temperature T2. The refrigerant flow entering the cylinder block 3 is a mixture of the refrigerant flowing into the cylinder block inlet line 3a, the cylinder head outlet line 4b and the condenser outlet line 15b. Once the refrigerant flows in the cylinder head outlet line 4b and in the condenser outlet line 15b have been heated to a higher temperature than T2, the refrigerant flow that enters the cylinder block 3 has a first temperature of refrigerant T1 which is higher than the second temperature of refrigerant T2.

[0030] A Fig. 3 mostra uma modalidade adicional na qual o sistema de resfriamento também resfria ar de carga em um refrigerador de ar de carga 35. O sistema de resfriamento compreende uma linha de entrada do refrigerador de ar de carga 35a que direciona refrigerante para o refrigerador de ar de carga 35 e uma linha de saída do refrigerador de ar de carga 35b que direciona refrigerante do refrigerador de ar de carga 35 para a linha de entrada do bloco do cilindro 3a. A linha de entrada do refrigerador de ar de carga 35a recebe refrigerante da mesma posição do sistema de resfriamento que a linha de entrada do cabeçote do cilindro 4 e a linha de entrada do condensador 15a. Dessa forma, o ar de carga é resfriado no refrigerador de ar de carga pelo refrigerante na mesma segunda temperatura T2 que o refrigerante que resfria o meio de trabalho no condensador 15 e o refrigerante que resfria o cabeçote do cilindro 4.[0030] Fig. 3 shows an additional modality in which the cooling system also cools charge air in a charge air cooler 35. The cooling system comprises a charge air cooler inlet line 35a that directs refrigerant for the charge air cooler 35 and a charge air cooler outlet line 35b that directs refrigerant from the charge air cooler 35 to the cylinder block inlet line 3a. The charge air cooler inlet line 35a receives refrigerant from the same position in the cooling system as the cylinder head inlet line 4 and the condenser inlet line 15a. In this way, the charge air is cooled in the charge air cooler by the refrigerant at the same second temperature T2 as the refrigerant that cools the working medium in condenser 15 and the refrigerant that cools the cylinder head 4.

[0031] O motor de combustão 2 é provido com uma unidade turbo de alta pressão 32 compreendendo uma turbina 32a e um compressor 32b, e um unidade turbo de baixa pressão 33 compreendendo uma turbina 33a e um compressor 33b. Os gases de escape são inicialmente levados através da turbina 32a da unidade turbo de alta pressão 32. A turbina de alta pressão 32a é dessa forma provida com potência de acionamento que é transmitida, por meio de uma conexão, ao compressor 32b da[0031] The combustion engine 2 is provided with a high pressure turbo unit 32 comprising a turbine 32a and a compressor 32b, and a low pressure turbo unit 33 comprising a turbine 33a and a compressor 33b. The exhaust gases are initially carried through the turbine 32a of the high pressure turbo unit 32. The high pressure turbine 32a is thus provided with drive power that is transmitted, through a connection, to the compressor 32b of the

Petição 870190053935, de 12/06/2019, pág. 25/33Petition 870190053935, of 6/12/2019, p. 25/33

15/15 unidade turbo de alta pressão 32. Os gases de escape são em seguida levados através da turbina 33a da unidade turbo de baixa pressão 33. A turbina de baixa pressão 33a é provida com potência de acionamento que é transmitida, por meio de uma conexão, ao compressor 33b da unidade turbo de baixa pressão 33. O compressor de baixa pressão 33b extrai ar para uma linha de entrada de ar 34. O ar na linha de entrada 34 é comprimido em um primeiro estágio pelo compressor de baixa pressão 33b a uma primeira pressão. O ar comprimido é resfriado em um primeiro refrigerador de ar de carga 35. O ar comprimido resfriado é comprimido em um segundo estágio no compressor de alta pressão 33b. O ar na linha de entrada de ar 34 é resfriado em um segundo estágio em um segundo refrigerador de ar de carga 36 arranjado em uma porção dianteira do veículo em uma posição à montante do radiador 7 antes de ser direcionado para o motor de combustão 2.15/15 high pressure turbo unit 32. The exhaust gases are then carried through the turbine 33a of the low pressure turbo unit 33. The low pressure turbine 33a is provided with drive power that is transmitted, through a connection, to the compressor 33b of the low pressure turbo unit 33. The low pressure compressor 33b draws air to an air inlet line 34. The air in the inlet line 34 is compressed in a first stage by the low pressure compressor 33b a a first pressure. The compressed air is cooled in a first charge air cooler 35. The cooled compressed air is compressed in a second stage in the high pressure compressor 33b. The air in the air inlet line 34 is cooled in a second stage in a second charge air cooler 36 arranged in a front portion of the vehicle in an upstream position of the radiator 7 before being directed to the combustion engine 2.

[0032] A quantidade de ar de carga que pode ser recebida e comprimida nos compressores 32b, 33b depende do volume específico do ar de carga. O ar de carga que deixa o compressor de baixa pressão 33b tem uma pressão elevada e uma temperatura elevada. A fim de reduzir o volume específico do ar de carga e aumentar a quantidade de ar de carga que pode ser recebida e comprimida no compressor de alta pressão 32b, o ar de carga é resfriado no refrigerador de ar de carga 35 que é arranjado em uma posição entre os compressores 32b, 33b. É desejável usar refrigerante a uma baixa temperatura para resfriar o ar de carga. Neste caso, refrigerante na segunda temperatura T2 resfria o ar de carga no refrigerador de ar de carga 35.[0032] The amount of charge air that can be received and compressed in compressors 32b, 33b depends on the specific volume of the charge air. The charge air leaving the low pressure compressor 33b has a high pressure and a high temperature. In order to reduce the specific volume of charge air and increase the amount of charge air that can be received and compressed in the high pressure compressor 32b, the charge air is cooled in the charge air cooler 35 which is arranged in a position between compressors 32b, 33b. It is desirable to use refrigerant at a low temperature to cool the charge air. In this case, refrigerant at the second temperature T2 cools the charge air in the charge air cooler 35.

[0033] A invenção não está restrita à modalidade descrita, mas pode ser variada livremente dentro do escopo das reivindicações. O sistema de resfriamento pode ser usado para resfriar um objeto arbitrário adicional além de corpos de cilindro e o cabeçote do cilindro pelo refrigerante na segunda temperatura (T2).[0033] The invention is not restricted to the described modality, but can be varied freely within the scope of the claims. The cooling system can be used to cool an additional arbitrary object in addition to cylinder bodies and the cylinder head by the refrigerant at the second temperature (T2).

Claims (13)

REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de resfriamento para resfriar um motor de combustão (2), em que o sistema de resfriamento compreende uma linha de entrada do radiador (7a) configurada para direcionar refrigerante para um radiador (7), uma linha de saída do radiador (7b) configurada para receber refrigerante do radiador (7), uma linha de desvio do radiador (8) configurada para direcionar refrigerante além do radiador (7) , uma linha de entrada do bloco do cilindro (3a) configurada para direcionar refrigerante a uma primeira temperatura (T1) para o bloco do cilindro (3) do motor de combustão (2) e uma linha de saída do bloco do cilindro (3b) configurada para receber refrigerante do bloco do cilindro (3), uma linha de entrada do cabeçote do cilindro (4a) configurada para direcionar refrigerante a uma segunda temperatura (T2) para o cabeçote do cilindro (4) do motor de combustão (2) e uma linha de saída do cabeçote do cilindro (4b) configurada para receber refrigerante do cabeçote do cilindro (4), e em que a linha de saída do cabeçote do cilindro (4b) é configurada para direcionar refrigerante para a linha de entrada do bloco do cilindro (3a) de maneira tal que o refrigerante na primeira temperatura (Ti) direcionado para o bloco do cilindro (3) tenha uma temperatura mais alta que o refrigerante na segunda temperatura (T2) direcionado para 0 cabeçote do cilindro (4), caracterizado pelo fato de que 0 sistema de resfriamento compreende um primeiro dispositivo de válvula (6) configurado para receber refrigerante da linha de saída do bloco do cilindro (3b) e direcionar refrigerante para a linha de entrada do radiador (7a) e/ou para a linha de desvio do radiador (8) e um segundo dispositivo de válvula (12) configurado para receber refrigerante da linha de saída do radiador (7b) e/ou da linha de desvio do radiador (8) e direcionar 0 refrigerante para a linha de entrada do bloco do cilindro (3a) e a linha de entrada do cabeçote do cilindro (4a).1. Cooling system to cool a combustion engine (2), where the cooling system comprises a radiator inlet line (7a) configured to direct coolant to a radiator (7), a radiator outlet line (7b ) configured to receive refrigerant from the radiator (7), a radiator bypass line (8) configured to direct refrigerant beyond the radiator (7), a cylinder block inlet line (3a) configured to direct refrigerant at a first temperature (T1) for the cylinder block (3) of the combustion engine (2) and a cylinder block outlet line (3b) configured to receive refrigerant from the cylinder block (3), a cylinder head inlet line (4a) configured to direct refrigerant at a second temperature (T2) to the cylinder head (4) of the combustion engine (2) and a cylinder head outlet line (4b) configured to receive refrigerant from the cylinder head ( 4), and wherein the cylinder head outlet line (4b) is configured to direct refrigerant to the cylinder block inlet line (3a) in such a way that the refrigerant at the first temperature (Ti) is directed to the cylinder block (3 ) has a higher temperature than the refrigerant in the second temperature (T2) directed to the cylinder head (4), characterized by the fact that the cooling system comprises a first valve device (6) configured to receive refrigerant from the exit the cylinder block (3b) and direct refrigerant to the radiator inlet line (7a) and / or to the radiator bypass line (8) and a second valve device (12) configured to receive refrigerant from the exit the radiator (7b) and / or the radiator bypass line (8) and direct the refrigerant to the cylinder block inlet line (3a) and the cylinder head inlet line (4a). 2. Sistema de resfriamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que 0 sistema de resfriamento compreende uma unidade de controle (10) configurada para controlar 0 primeiro dispositivo de válvula (6) e 0 segundo dispositivo de válvula (12).2. Cooling system according to claim 1, characterized in that the cooling system comprises a control unit (10) configured to control the first valve device (6) and the second valve device (12). 3. Sistema de resfriamento de acordo com a reivindicação 2, caracterizado 3. Cooling system according to claim 2, characterized Petição 870190053935, de 12/06/2019, pág. 27/33Petition 870190053935, of 6/12/2019, p. 27/33 2/3 pelo fato de que a unidade de controle (10) é configurada para receber informação de inúmeros sensores de temperatura (Si, S2, S3, S4) dispostos em diferentes posições do sistema de resfriamento e controlar os dispositivos de válvula (6,12) por meio desta informação.2/3 due to the fact that the control unit (10) is configured to receive information from numerous temperature sensors (Si, S2, S3, S4) arranged in different positions of the cooling system and to control the valve devices (6, 12) through this information. 4. Sistema de resfriamento de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (10) é configurada para estimar uma segunda temperatura de refrigerante adequada (T2) e controlar 0 primeiro dispositivo de válvula (6) de maneira tal que direcione um fluxo de refrigerante para 0 radiador (7) de maneira tal que 0 refrigerante que deixa 0 radiador (7) tenha uma temperatura que é menor ou igual à segunda temperatura de refrigerante (T2).4. Cooling system according to claim 2 or 3, characterized in that the control unit (10) is configured to estimate a second suitable refrigerant temperature (T2) and to control the first valve device (6) of such that it directs a flow of refrigerant to the radiator (7) in such a way that the refrigerant that leaves the radiator (7) has a temperature that is less than or equal to the second refrigerant temperature (T2). 5. Sistema de resfriamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (10) é configurada para estimar uma primeira temperatura adequada (T1) do refrigerante a ser direcionado para 0 bloco do cilindro (3) e controlar 0 segundo dispositivo de válvula (12) de maneira tal que entregue um fluxo de refrigerante para a linha de entrada do bloco do cilindro (3a) que, em um estado misturado com os fluxos de refrigerante da linha de saída do cabeçote do cilindro (4b), cria um fluxo de refrigerante na primeira temperatura (T1) para 0 bloco do cilindro (3).5. Cooling system according to any of claims 2 to 4, characterized by the fact that the control unit (10) is configured to estimate a first suitable temperature (T1) of the refrigerant to be directed to the cylinder block ( 3) and control the second valve device (12) in such a way that it delivers a refrigerant flow to the cylinder block inlet line (3a) which, in a state mixed with the refrigerant flows from the head outlet line of the cylinder (4b), creates a flow of refrigerant at the first temperature (T1) to the cylinder block (3). 6. Sistema de resfriamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que 0 sistema de resfriamento compreende um circuito adicional (15a, 15b, 35a, 35b) para resfriar um objeto adicional (15, 35) pelo refrigerante na segunda temperatura (T2).Cooling system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the cooling system comprises an additional circuit (15a, 15b, 35a, 35b) for cooling an additional object (15, 35) by the refrigerant at the second temperature (T2). 7. Sistema de resfriamento de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que 0 circuito adicional compreende uma linha de saída de objeto adicional (15b, 35b) configurada para direcionar refrigerante do objeto adicional (15, 35) para a linha de entrada do bloco do cilindro (3a).7. Cooling system according to claim 6, characterized in that the additional circuit comprises an additional object outlet line (15b, 35b) configured to direct refrigerant from the additional object (15, 35) to the inlet line cylinder block (3a). 8. Sistema de resfriamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que 0 objeto adicional é meio de trabalho em um condensador (15) de um sistema WHR.Cooling system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the additional object is a working medium in a condenser (15) of a WHR system. 9. Sistema de resfriamento de acordo com as reivindicações 2 e 8, 9. Cooling system according to claims 2 and 8, Petição 870190053935, de 12/06/2019, pág. 28/33Petition 870190053935, of 6/12/2019, p. 28/33 3/3 caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (10) é configurada para determinar uma temperatura de condensação adequada do meio de trabalho no condensador (15) e estimar uma segunda temperatura (T2) e fluxo do refrigerante a ser direcionado para 0 condensador (15) no qual 0 meio de trabalho obtém a temperatura de condensação determinada e controlar 0 segundo dispositivo de válvula (12) de maneira tal que 0 fluxo de refrigerante estimado na segunda temperatura (T2) seja direcionado para 0 condensador (7).3/3 characterized by the fact that the control unit (10) is configured to determine an appropriate condensing temperature of the working medium in the condenser (15) and to estimate a second temperature (T2) and refrigerant flow to be directed to 0 condenser (15) in which the working medium obtains the determined condensing temperature and control the second valve device (12) in such a way that the estimated refrigerant flow at the second temperature (T2) is directed to the condenser (7). 10. Sistema de resfriamento de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que 0 objeto adicional é um refrigerador de ar de carga (35) disposto em uma posição entre um compressor de baixa pressão (33b) e um compressor de alta pressão (32b).Cooling system according to claim 6 or 7, characterized in that the additional object is a charge air cooler (35) arranged in a position between a low pressure compressor (33b) and a high pressure compressor pressure (32b). 11. Sistema de resfriamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que 0 primeiro dispositivo de válvula é uma válvula de três vias (6).Cooling system according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the first valve device is a three-way valve (6). 12. Sistema de resfriamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que 0 segundo dispositivo de válvula é uma válvula de três vias (12).Cooling system according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the second valve device is a three-way valve (12). 13. Veículo, caracterizado pelo fato de que compreende um sistema de resfriamento do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.13. Vehicle, characterized by the fact that it comprises a cooling system of the type defined in any one of claims 1 to 12.
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